Программа к экзамену по курсу “АКУСТИКА ОКЕАНА” 2011-2012 г.г.
Курсивом выделены те вопросы, на которые надо обратить особое внимание!
ЧАСТЬ I. ОБЩАЯ ГИДРОАКУСТИКА (32 часа)
1. Основные характеристики мирового океана, как объекта акустических исследований. Свободная волновая поверхность, донная граница. Стратифицированная водная среда, внутренние движения в океане. Прямые и обратные задачи акустики океана, общая схема гидроакустического эксперимента.
2. Волновое решение задачи о распространении звука в слое с идеальными границами. Нормальные волны. Фазовая и групповая скорость. Возбуждение и интерференция нормальных волн.
3. Подводный волновой канал. Качественная лучевая картина. Волновое решение. Нормальные волны. Аналитические и приближенные методы. Стратифицированный движущийся океан. Метод ВКБ. Высокочастотная асимптотика, лучевой подход. Взаимосвязь лучевого и волнового подходов. Лучи, как суперпозиция большого числа мод. Граница применимости лучевого подхода. Каустики.
4. Комбинированный метод описания: вертикальные моды и горизонтальные лучи. Жидкий клин, как модель прибрежной зоны. Импульсно-лучевая и модовая томография океана.
ЛИТЕРАТУРА
1. Рожин Ф.В., Тонаканов О.С. Общая гидроакустика. М.: Изд-во МГУ, 1988.
2. Акустика океана (под ред. Л.М. Бреховских). М.: Наука, 1974.
3. Сташкевич А.П. Акустика моря. Л.: Судостроение, 1966.
4. Бреховских Л.М. Волны в слоистых средах. М.: Наука, 1973.
5. Бреховских Л.М., Лысанов Ю.П. Теоретические основы акустики океана. Л.: Гидрометиздат, 1982.
6. Флаттэ. Распространение звука во флуктуирующем океане. М.: Мир, 1990.
7. Урик Р.Дж. Основы гидроакустики. Л.: Судостроение, 1978.
ЧАСТЬ II. СТАТИСТИЧЕСКАЯ ГИДРОАКУСТИКА (32 часа)
СЛУЧАЙНЫЕ СИГНАЛЫИ ПОЛЯ
1. Краткий обзор понятий, необходимых для описания случайных акустических сигналов и полей:
- совместные функции распределения;
- функция когерентности произвольного порядка. Преобразование Гильберта;
- временная стационарность и пространственная однородность. Волновое уравнение для функции когерентности. [6 (гл.2, 3), 5 (гл.3), 1 (ч.2,гл.1)].
2. Поля случайных источников в детерминированных средах. Теорема Ван-Циттеpта-Цеpнике. Сферически- и цилиндрически- изотропный шум. Основные модели шумов моря и реверберационных помех. [6 (с.46-50), 5 (с.200-212)]
3. пространственно - временная дискретизация случайных полей. Теорема отсчетов Котельникова-Шеннона (вывод и физический смысл). Сопряженная теорема. Соотношение Слепяна. Обобщение на случайные поля, полуволновая антенная решетка. Понятие пространства сигналов и полей. Переход от функциональных пространств к конечномерным пространствам. Разложение Каpунэна-Лоэва. [2 (гл.3, п.6.7, 7.5), 5 (с.111-112)]
ПОЛЯ В СЛУЧАЙНЫХ СРЕДАХ
4. Волновое уравнение для неоднородной среды, уравнение Липпмана-Швингеpа; ряд Боpна-Неймана, диаграммная форма записи. Уравнение Дайсона. Физический смысл массового оператора, его нелокальный вид. Функция Грина для статистической однородной среды. Приближение Буppе. [1 (с.385-395)]
5. Функция когерентности полей в случайных средах. Уравнение Бете-Солпитеpа. Лестничное приближение. [1 (ч.2, с.396-401, 413-415), 10 (с.160-182), 11 (с.246-300)]
МЕТОДЫТЕОРИИ ПРОВЕРКИ СТАТИСТИЧЕСКИХ ГИПОТЕЗ
6. Простые и сложные гипотезы. Байесовские решения. Отношение правдоподобия (вывод). Обнаружение известного сигнала. Согласованная фильтрация и корреляционный прием. Функция неопределенности; теорема об объеме тела неопределенности. Типы кодированных сигналов. Обнаружение на фоне окрашенного шума. Антенная решетка как оптимальный фильтр, диаграмма направленности, как функция неопределенности. Подавление сосредоточенных помех. [4 (гл.1, п.1.1), 3 (гл.4-7), 2 (гл.9)]
7. Статистические оценки параметров. Состоятельность, несмещенность, эффективность. Байесовские оценки, оценки максимального правдоподобия. [4, 3 (с.299-346)]
8. Пути преодоления априорной трудности. Методы минимакса, отношение максимумов функций правдоподобия, совместное обнаружение с оценкой параметров. Обнаружение сигнала неизвестной амплитуды на фоне помехи неизвестной интенсивности. Постоянство уровня ложной тревоги. Решающая поверхность. Задачи обнаружения с оценкой в гидроакустике. Модовые антенны. [4 (с.26-46)]
ЛИТЕРАТУРА
1. Рытов С.М., Кpавцов Ю.А., Татаpский В.И. Введение в статистическую радиофизику, ч.2. М.: Наука, 1978.
2. Фpэнкс Л. Теория сигналов. М.: Сов. радио, 1974.
3. Бенджамин Р. Анализ гидролокационных сигналов.
4. Левин Б.Р. Теоретические основы статистической радиотехники, кн.II. М.: Сов. радио, 1976.
5. Гудмен Дж. Статистическая оптика. М.: Мир, 1988.
6. Пеpина Я. Когерентность света. М.: Мир, 1974.
7. Хуpгин Я.И., Яковлев В.П. Финитные функции в физике и технике. М.: Наука, 1971.
8. Монзинго Р., Миллеp Т. Адаптивные антенные решетки. М.: Радио и связь, 1986.
9. Подводная акустика и обработка сигналов (сборник). М.: Мир, 1985.
10. Сташкевич А.П. Акустика моря. Л.: Судостpоение, 1966.
11. Уpик Р.Дж. Основы гидроакустики. Л.: Судостpоение, 1978.